Криптологія — наука, що складається з двох напрямів: криптографії і криптоаналізу.
Криптографія — наука про методи перетворення (шифрування) інформації з метою її захисту від зловмисників. Ккриптографія займається методами перетворення інформації, які повинні перешкодити супротивникові у витяганні її з перехоплюваних повідомлень. При цьому по каналу зв'язку передається вже не сама інформація, що захищається, а результат її перетворення за допомогою шифру або коду, і для супротивника виникає складне завдання розтину шифру або коду.
Розтин шифру — процес отримання інформації (відкритого тексту), що захищається, з шифрованого повідомлення (шифртекста) без знання застосованого шифру.
Шифрування — процес застосування шифру і інформації, що захищається, тобто перетворення інформації, що захищається, в шифроване повідомлення за допомогою певних правил, що містяться в шифрі.
Дешифрування — процес, зворотний шифруванню, що полягає в перетворенні шифрованого повідомлення в інформацію, що захищається, за допомогою певних правил, що містяться в шифрі.
Під ключем в криптографії розуміють змінний елемент шифру, який застосовують для шифрування конкретних повідомлень.
Одне з центральних місць в понятійному апараті криптографії займає таке поняття, як стійкість шифру. Під стійкістю шифру розуміють здатність шифру протистояти всіляким методам розтину. Якісно зрозуміти його досить легко, але отримання строгих доказових оцінок стійкості для кожного конкретного шифру все ще залишається невирішеною проблемою. Це пояснюється тим, що досі немає математичних результатів, необхідних для вирішення такої проблеми. Тому стійкість конкретного шифру оцінюється тільки шляхом всіляких спроб його розтину і залежить від кваліфікації криптоаналітиків, що розкривають шифр. Подібну процедуру називають перевіркою криптостійкості.
Криптоаналіз — це наука (і практика її застосування) про методи і способи розтину шифрів. Співвідношення криптографії і криптоаналізу очевидно: криптографія — це захист, тобто розробка шифрів, а криптоаналіз — розтин шифрів. Проте це дві науки пов’язані, оскільки стійкість розробленого шифру можна довести за допомогою проведення різних спроб розтину шифру, стаючи в думках в положення зловмисника.
Основними методами криптоаналізу є:
- статистичні, при яких знаючи статистичні властивості відкритого тексту намагаються досліджувати статистичні закономірності шифротекста і на підставі виявлених закономірностей розкрити текст;
- метод вірогідних слів, в якому при зіставленні деякої невеликої частини шифротекста з відомим фрагментом відкритого тексту намагаються знайти ключ і з його допомогою розшифрувати весь текст. Необхідний фрагмент відкритого тексту можна знайти за допомогою статистичних методів або просто вгадати, виходячи з передбачуваного змісту або структури відкритого тексту.
У розвитку математичного апарату криптографії умовно можна виділити три етапи.
- До 40-х років XX століття застосовувалися тільки електромеханічні шифромашини, тому і спектр математичних перетворень був обмежений, в основному, методами комбінаторного аналізу і теорії вірогідності.
- Після появи електронної техніки, а тим більше комп'ютерів, сильно змінився і математичний апарат криптографії. Отримали розвиток прикладні ідеї і методи теорії інформації, алгебри, теорії кінцевих автоматів. Роботи Діффі і Хеллмана (70-і роки) послужили поштовхом для бурхливого розвитку нових напрямів математики: теорії односторонніх функцій, доказів з нульовим розголошуванням.
- У наш час прогрес саме в цих напрямах визначає практичні можливості криптографії.
